柴油機(jī)連桿加工工藝及銑螺栓座面夾具設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文

1、1前 言跨入二十一世紀(jì)，加入世界貿(mào)易組織，當(dāng)前的中國(guó)作為一個(gè)社會(huì)持續(xù)進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)的楷模，隨時(shí)迎接著世人或挑剔，或羨慕的眼光。我們和祖國(guó)一起站在新世紀(jì)的起點(diǎn)，面對(duì)著迎面而來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，除了要不斷豐富自己的知識(shí)和才干，更要看清當(dāng)前世界發(fā)展的形勢(shì)。國(guó)家經(jīng)濟(jì)政治要強(qiáng)大，必須有強(qiáng)有力的重工業(yè)作為支撐。于是，振興東北老工業(yè)基地便成了一個(gè)擺在我們眼前的鮮明目標(biāo)。為響應(yīng)這一要求，無數(shù)工人、技術(shù)人員正在辛勤的拋灑著汗水，釋放著自己的智慧，貢獻(xiàn)著自己的力量。我作為一名吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)即將畢業(yè)的本科生，當(dāng)然也希望能盡微薄之力。鑒于此，在調(diào)研一汽大柴二金工車間柴油機(jī)連桿機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)上，對(duì)柴油機(jī)連桿的機(jī)械加工工

2、藝進(jìn)行一些分析與研究。我只是一個(gè)普通的學(xué)生，還沒有任何實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要說馬上就能夠運(yùn)用自己的專業(yè)知識(shí)做什么高深的研究設(shè)計(jì)是不可能的，但是我想這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的重點(diǎn)不是看我這次設(shè)計(jì)的高瞻遠(yuǎn)矚性，因?yàn)楫吘棺约航?jīng)驗(yàn)以及知識(shí)非常有限，做出來的結(jié)果不可能盡善盡美；重點(diǎn)是要我們學(xué)會(huì)利用校內(nèi)的大量資源和所能接觸到的書籍、媒體，更系統(tǒng)地掌握學(xué)習(xí)和研究問題的方法，利用畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)鍛煉自己分析問題與解決問題的能力，了解工作的大致程序，也能初步積累工程技術(shù)人員需要必備的經(jīng)驗(yàn)，以便為日后離開校園的學(xué)習(xí)和工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而以我們現(xiàn)在的程度需要付出更多的努力才能真正成為一名機(jī)械領(lǐng)域的有用之才。這次設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，主要完

3、成的任務(wù)有：在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，制定出合理的柴油機(jī)連桿加工工藝；選擇其中一道工序銑螺栓座面，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)；進(jìn)行說明書的編寫工作。在工序編排的過程中，充分考慮多方面影響因素、結(jié)合中國(guó)機(jī)械行業(yè)現(xiàn)行的技術(shù)及裝備條件；在夾具設(shè)計(jì)過程中使用了當(dāng)前普遍使用的AutoCAD。中國(guó)現(xiàn)在處于飛速發(fā)展和向世界市場(chǎng)全面進(jìn)軍的階段，需要國(guó)人都能以飽滿的熱情投入到自己的崗位中去。二十一世紀(jì)這個(gè)知識(shí)時(shí)代，各個(gè)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，歸根結(jié)蒂是經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)。一個(gè)國(guó)家只要綜合國(guó)力強(qiáng)大，則其他事業(yè)也隨之繁榮，因?yàn)檎问菫榻?jīng)濟(jì)服務(wù)，只要經(jīng)濟(jì)真正繁榮，那么國(guó)家也就能真正找到適合我國(guó)國(guó)情的政治方略。而通過歷史可以清晰看到，每當(dāng)一個(gè)朝代經(jīng)

4、濟(jì)突飛猛進(jìn)的時(shí)候，那么這時(shí)也是文化走向繁榮的轉(zhuǎn)唳點(diǎn)。總之，衷心希望中國(guó)的機(jī)械行業(yè)能蒸蒸日上，引領(lǐng)世界的機(jī)械事業(yè)共同前進(jìn)。2緒論 概述2.1柴油機(jī)發(fā)展概況從18世紀(jì)末19世紀(jì)初的工業(yè)革命的一團(tuán)蒸汽發(fā)展為至今的柴油機(jī)，可謂歷程坎坷，浸有數(shù)代科學(xué)家及工程師的心血，而至今仍在發(fā)展中。工業(yè)革命是以蒸汽機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志的，因?yàn)樗侨祟惞I(yè)發(fā)展的一個(gè)里程碑，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力來源的質(zhì)的飛躍。蒸汽機(jī)時(shí)代，設(shè)置鍋爐，將燃料置于其內(nèi)燃燒以產(chǎn)生蒸汽，再將蒸汽導(dǎo)入蒸汽機(jī)中作機(jī)械功。這種設(shè)計(jì)，因?yàn)橛绣仩t的存在，所以整個(gè)裝置體積龐大，燃料效率低。人們就試想將燃料直接加入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部而進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換這就產(chǎn)生了內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)，是在機(jī)器內(nèi)部

5、進(jìn)行燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)，相對(duì)于外部燃燒的蒸汽機(jī)來說，而稱為內(nèi)燃機(jī)。1878年，鄂圖（Otto）1繼承前人成果，成功研制了以煤氣為燃料、電火花點(diǎn)燃的四沖程內(nèi)燃機(jī)成為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程的里程碑。不久，有人提出利用氣缸內(nèi)壓縮空氣的高溫度，去點(diǎn)燃噴射而入的燃料壓燃式內(nèi)燃機(jī)。柴油機(jī)的發(fā)明者是德國(guó)工程師魯?shù)婪?#183;迪塞爾2，他于1897年左右首先制成了柴油機(jī)，即向氣缸內(nèi)充入空氣，并將其壓縮到溫度高于燃料的自燃點(diǎn)，隨后將燃料噴入汽缸內(nèi)自燃并推動(dòng)活塞做功。目前，柴油機(jī)的發(fā)展日趨完善，由于它的熱效率高、適應(yīng)性好、功率范圍廣，已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸及國(guó)防各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)代工程機(jī)械也多以柴油機(jī)為動(dòng)力源。因此，柴油機(jī)

6、工業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)都具有十分重要的意義。1926年，瑞士的阿爾弗雷德·約·貝西設(shè)計(jì)了利用廢氣能量來壓縮進(jìn)氣的廢氣渦輪增壓器，并用于柴油機(jī)。增壓柴油機(jī)的功率大幅度增加，其經(jīng)濟(jì)性也大大提高。目前，增壓已成為柴油機(jī)的重要發(fā)展趨勢(shì)。20世紀(jì)70年代初，由于石油危機(jī)導(dǎo)致原油價(jià)格成倍增長(zhǎng)，引起對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的重視。為了減少內(nèi)燃機(jī)對(duì)日益短缺的石油基燃料的依賴，各國(guó)正在加緊進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)代用燃料的研究工作，以逐步減少汽油和柴油的用量。目前，柴油機(jī)正朝著提高單機(jī)功率，降低油耗、污染和噪聲以及提高工作可靠性和延長(zhǎng)使用壽命的方向不斷發(fā)展。本次課題研究的CA4-98柴油機(jī)屬于載重汽車

7、用柴油機(jī)的一種，這類柴油機(jī)的設(shè)計(jì)方面，下列趨向值得注意。1采用V型結(jié)構(gòu) 由于在中汽車噸位的日益增大和車速的普遍提高，載重汽車用柴油機(jī)的功率也不斷增加，從而發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)就增多。一般六缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)均為直列式，也是這類柴油機(jī)的主要形式。由于V型結(jié)構(gòu)綜合了尺寸小和平衡好的優(yōu)點(diǎn)，六缸以上的柴油機(jī)多采用V型。2提高轉(zhuǎn)速 3采用廢氣渦輪低增壓 多數(shù)汽車用柴油機(jī)采用低增壓，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要在結(jié)構(gòu)上做大的改變，就可以得到增壓和非增壓兩種機(jī)型，使用相同的曲軸傳動(dòng)系統(tǒng)，而不致影響非增壓機(jī)型的摩擦損失和燃油消耗率，因此，采用低增壓是簡(jiǎn)化柴油機(jī)系列的一個(gè)良好途徑。4廢氣凈化和降低噪聲 柴油機(jī)排氣中的有害成分有氮氧化物NOx

8、、未燃碳?xì)浠衔颒C、一氧化碳CO、二氧化硫SO2和碳煙等。由于降低NOx比降低其他有害氣體更為昆南，因此，當(dāng)前廢氣凈化的主攻方向是降低NOx。目前，降低NOx的方法有推遲噴油定時(shí)、改變?nèi)紵绞?、采用廢氣再循環(huán)法、改變進(jìn)氣條件、使用還原催化劑等。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高和升功率的增大，噪聲也相應(yīng)加大了。發(fā)動(dòng)機(jī)的總的噪聲輻射與發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的噪聲傳送性能及發(fā)動(dòng)機(jī)外表面的設(shè)計(jì)有關(guān)。因此，噪聲的輻射可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的設(shè)計(jì)而得到改善。四沖程柴油機(jī)工作原理柴油機(jī)參數(shù)選擇噴油壓力：1015MPa壓縮比：16-22壓縮終了空氣壓力：3.54.5MPa 發(fā)火后6-9MPa溫度：750-1000K 發(fā)火后：200

9、0-2500K 工作原理柴油機(jī)是一種壓燃式的內(nèi)燃機(jī)，柴油燃料在氣缸中燃燒，從而產(chǎn)生高溫高壓的氣體，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)由曲軸對(duì)外做功，從而完成燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、熱能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換。汽缸活塞活塞銷連桿大頭蓋曲軸圖1 氣缸及其附件簡(jiǎn)圖Figure1 Cylinder and accessories柴油機(jī)的燃油要經(jīng)過與空氣混合燃燒才能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。要使燃油燃燒，有空氣僅僅是燃燒的條件之一，還必須使混合氣具有一定的溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在缸內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)，將空氣吸進(jìn)氣缸內(nèi)，此時(shí)空氣的溫度很低?；钊蛏线\(yùn)動(dòng)時(shí)，將空氣迅速壓縮，空氣的溫度和壓力都上升，并達(dá)到足夠使柴油燃燒的溫度。此時(shí)再將燃

10、油以霧化狀態(tài)噴入，燃油立即在高溫高壓的空氣中燃燒。燃油燃燒后放出大量的熱能，使燃?xì)獾膲毫?、溫度急劇增高，在氣缸中膨脹，通過活塞推動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外做功。膨脹終了即活塞做功行程終了，活塞將作過功的廢氣排出。所有工作循環(huán)結(jié)束，發(fā)動(dòng)機(jī)做好準(zhǔn)備，以便新鮮空氣再次進(jìn)入。 綜上所述，柴油機(jī)每作一次功，都必須經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、膨脹作功、排氣等四個(gè)過程，這四個(gè)過程稱為一個(gè)工作循環(huán)。循環(huán)不斷進(jìn)行，柴油機(jī)即能連續(xù)的工作。 在結(jié)構(gòu)上，柴油機(jī)工作循環(huán)中的進(jìn)氣、壓縮、膨脹作功和排氣等過程都是通過活塞、連桿、曲柄、配氣系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)等部件相互配合來實(shí)現(xiàn)的。四沖程柴油機(jī)工作循環(huán)四行程汽油機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)均經(jīng)過如下四個(gè)行程

11、，如圖2所示圖2 四沖程柴油機(jī)工作原理Figure2 The four-stroke engine principle1進(jìn)氣行程這一行程的任務(wù)是使氣缸充滿新鮮空氣，行程開始時(shí)，活塞由上止點(diǎn)往下移動(dòng)，進(jìn)氣門1打開，排氣門2關(guān)閉。由于活塞下行，氣缸容積增大，氣缸壓力降到大氣壓力以下，依靠氣缸內(nèi)外的壓差作用，新鮮空氣不斷地進(jìn)入氣缸。在進(jìn)氣過程的大部分時(shí)間里，氣缸的壓力低于大氣壓力，其值約為80-95kPa（0.8-0.95kgf/cm2）。由于進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力，故進(jìn)氣終了時(shí)氣缸壓力略低于大氣壓，約為78-88kPa；新鮮空氣在進(jìn)氣過程中受氣缸壁和活塞頂?shù)雀邷丶募訜?，并與上一循環(huán)高溫殘余廢氣混合，所以

12、進(jìn)氣終了時(shí)氣缸內(nèi)的氣體溫度約為320-340K。2壓縮行程這一行程的任務(wù)是將進(jìn)氣行程吸入氣缸中的新鮮空氣進(jìn)行壓縮以使之達(dá)到足夠的溫度和壓力，為柴油的燃燒創(chuàng)造條件。當(dāng)活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b時(shí)，進(jìn)氣門1關(guān)閉，空氣開始被壓縮。隨著活塞上行，氣缸容積不斷減小，空氣的壓力和溫度不斷升高，壓縮終了時(shí)，缸內(nèi)氣體壓力達(dá)到2940-4900kPa；溫度達(dá)到770-970K。3工作行程當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)稍前，即壓縮過程后期，柴油經(jīng)噴油器3以霧狀噴入氣缸，并與氣缸中高溫高壓的空氣混合形成可燃混合氣，由于此時(shí)空氣溫度超過了柴油的著火點(diǎn)，所以柴油在噴入的同時(shí)就自行著火迅速燃燒。此時(shí)進(jìn)、排氣門是關(guān)閉的，氣缸內(nèi)的壓力和溫度由于

13、燃燒而急劇上升，最高壓力達(dá)到5880-8820kPa；最高溫度達(dá)到1770-2770K。在上止點(diǎn)后某一時(shí)刻（點(diǎn)d），燃燒基本結(jié)束。高溫高壓氣體膨脹，將活塞推向下止點(diǎn)，并通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)對(duì)外做功，從而實(shí)現(xiàn)了熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。隨著活塞下行，氣缸內(nèi)容積不斷增大，氣體的溫度不斷降低，到e點(diǎn)，膨脹做功能結(jié)束，作功終了時(shí)，壓力降為290-390kPa，溫度降為1070-1170K。4排氣行程這一行程的任務(wù)是將作過功的廢氣排出氣缸外。因?yàn)闅埩粼跉飧變?nèi)的廢氣是影響下一個(gè)工作循環(huán)充氣質(zhì)量的一個(gè)重要因素，所以廢氣排的越干凈越好。當(dāng)活塞越過下止點(diǎn)開始上行時(shí)，氣缸壓力已降低，可以減少活塞上行時(shí)的背壓，活塞由下止點(diǎn)

14、向上運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的廢氣在活塞的作用下排出氣缸。排氣終了時(shí)缸內(nèi)廢氣壓力仍高于大氣壓力，約為103-123kPa，溫度約為570-970K。綜上所述，四沖程柴油機(jī)有如下特點(diǎn)：1）一個(gè)工作循環(huán)是在曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)內(nèi)完成。2）在曲軸回轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)過程中進(jìn)氣門、排氣門和噴油器均只啟閉一次。3）每個(gè)循環(huán)中之有工作行程對(duì)外做功，其余三個(gè)行程都是為工作行程做準(zhǔn)備，都需要外界供給能量。3 設(shè)計(jì)任務(wù)書3.1柴油機(jī)參數(shù)說明表1 CA4-98柴油機(jī)參數(shù)Table1 CA4-98Diesel engine parameters柴油機(jī)型號(hào)CA4-98汽缸數(shù)4缸徑98毫米行程120毫米總排量3.75升12小時(shí)功率44馬力12小時(shí)功率

15、轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分活塞平均速度6米/秒最大扭矩23.72千克米最大扭矩轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/分12小時(shí)功率時(shí)的平均有效壓力7千克/平方厘米12小時(shí)功率時(shí)的燃油消耗率185克/馬力小時(shí)壓縮比16:1噴油順序1-3-4-2重量360千克3.2柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用曲柄連桿機(jī)構(gòu)是將往復(fù)活塞是內(nèi)燃機(jī)燃料的化學(xué)能通過燃燒放出熱能，在轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要結(jié)構(gòu)，它由活塞組、連桿組和飛輪組三個(gè)部分組成。其主要任務(wù)是通過這套機(jī)構(gòu)把活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿的擺動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并對(duì)外作功；同時(shí)，通過燃油燃燒時(shí)加在活塞頂上的燃?xì)饬?，?jīng)連桿傳給曲軸使曲軸獲得轉(zhuǎn)矩，對(duì)外輸出功率。3.3曲柄連桿機(jī)構(gòu)的

16、工作條件內(nèi)燃機(jī)是一種熱力機(jī)械，在熱功轉(zhuǎn)換的過程中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)要受到很高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。機(jī)械負(fù)荷主要是指作用在機(jī)構(gòu)上的燃?xì)饬Γ约坝蓹C(jī)構(gòu)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力，此外還有裝配時(shí)擰緊螺栓等引起的裝配力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件間摩擦力?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的最高燃燒壓力對(duì)自然吸氣的為5-9MPa，而增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可高達(dá)12-18MPa。工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般是2000r/min左右，小型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速則為4000-6000r/min，其慣性力的大小以幾乎與燃?xì)饬Σ幌嗌舷?。這些力直接作用于活塞、活塞檔、連桿、曲軸和軸承上。熱負(fù)荷有兩個(gè)含意，一是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中與高溫燃?xì)庵苯咏佑|的那些零件，如活塞頂部、第一道活塞環(huán)等

17、，由于零件溫度很高，造成材料強(qiáng)度、硬度下降，燒損，間隙破壞以及在高溫下潤(rùn)滑油變質(zhì)引起的零件磨損、膠結(jié)、密封破壞等；二是由于受熱零件（如活塞）形狀復(fù)雜和冷卻狀況的差異而造成溫差所引起的熱應(yīng)力，使零件破壞（如活塞熱烈等）。3.4連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求3.4.1連桿組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿組通常由連桿體、連桿大頭蓋、連桿螺栓（及螺母）、連桿大頭軸瓦等零件組成。如圖3所示連桿組在工作中要把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并作用在活塞組上的力傳給曲軸，所以它要承受氣體壓力、活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力、連桿組自身擺動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，連干大頭旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力，以及連桿螺栓擰緊連桿大頭蓋時(shí)的預(yù)緊力等。所以，連桿組

18、是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中受力狀況最為復(fù)雜的一個(gè)組件。此外，連桿小頭襯套與活塞銷，連桿軸瓦與曲柄銷所構(gòu)成的兩對(duì)軸承摩擦副，也是在極為嚴(yán)酷的條件下工作的。圖3 連桿示意圖Figure3 Connecting diagram由于連桿組受力情況復(fù)雜，所以要求它們具有足夠的強(qiáng)度和剛度，否則將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。3.4.2連桿的技術(shù)要求技術(shù)要求如下：1、為使連桿大小頭運(yùn)動(dòng)副之間配合良好，大頭孔尺寸公差取為IT5，表面粗糙度Ra不大于0.4m；小頭孔尺寸取為IT6，表面粗糙度Ra不大于1.6m。同時(shí)對(duì)他們的圓柱度亦相應(yīng)地規(guī)定了嚴(yán)格地要求。2、大小頭孔的中心距影響到氣缸的壓縮比，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因此兩孔中心尺寸公差

19、等級(jí)應(yīng)不低于IT8。大小頭孔中心線在兩個(gè)相垂直的方向上的平行度誤差會(huì)使活塞在氣缸中傾斜，致缸壁磨損不均，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，同時(shí)也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇。一般規(guī)定兩孔軸線在連桿軸線平面內(nèi)的平行度公差不低于7級(jí)，在垂直于該平面內(nèi)的平行度公差不低于8級(jí)。3、連桿大小頭兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度誤差過大，將加劇連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩端面的磨損，甚至引起燒傷，一般規(guī)定其垂直度公差等級(jí)不低于9級(jí)。4、兩螺栓孔軸線對(duì)大頭接合面的垂直度為0.02/100mm，否則會(huì)使連桿螺栓受力情況惡化，以致體蓋結(jié)合不好，軸瓦與曲軸軸頸產(chǎn)生不均勻磨損。5、為保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)連桿小頭質(zhì)量和大頭質(zhì)量差別分別

20、給予較嚴(yán)格規(guī)定：允差±1.53g。具體如圖所示：圖4 連桿毛坯圖-1Figure4 Blank. Connecting-1圖5 連桿毛坯圖-2Figure5 Blank. Connecting-2圖6 局部放大圖Figure6 Partial enlargement4 工藝路線的擬定4.1 年產(chǎn)量和批量的確定4.1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)需要從產(chǎn)品（成品即柴油機(jī)）的生產(chǎn)綱領(lǐng)出發(fā)。這里柴油機(jī)的年生產(chǎn)量是5萬臺(tái)，由于柴油機(jī)為六缸，故連桿年生產(chǎn)量應(yīng)為5×420萬件。計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)需用下式：NN×n×(

21、1+) ×(1+) (公式1)這里：N 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)N 產(chǎn)品年生產(chǎn)綱領(lǐng)（5萬件）n 每一產(chǎn)品中連桿數(shù)（4） 連桿備品率 （2） 連桿平均廢品率 （2）所以 N5×4×1.02×1.0220.8萬件/年月生產(chǎn)量年生產(chǎn)量÷12月20.8萬÷12月1.73萬件/月日生產(chǎn)量（兩班制）月生產(chǎn)量÷25.5天680件/天4.1.2生產(chǎn)類型機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)和類型取決于既定的產(chǎn)品類型及其年產(chǎn)量。根據(jù)車間所生產(chǎn)零件的重量，機(jī)械加工車間分為輕型、中型、重型和特重型四種。按產(chǎn)量，機(jī)械加工車間可分為單件生產(chǎn)、小批生產(chǎn)、和大批大量生產(chǎn)四種性質(zhì)。表

22、2輕型（100Kg以下）零件的生產(chǎn)性質(zhì)Table2 100Kg of light (under) produce properties生產(chǎn)類型單間生產(chǎn)小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)年產(chǎn)量100以下100500500500050005萬5萬以上故4-98型連桿的生產(chǎn)類別為大批生產(chǎn)。4.1.3平均流水節(jié)拍根據(jù)我國(guó)情況，機(jī)械加工車間和裝配車間的工作制度按兩班制來計(jì)算。全年工作日數(shù)，按306天計(jì)算（即全年日歷天數(shù)扣除星期天和例假日數(shù)）。工人年時(shí)基數(shù)，即工人全年實(shí)際工作時(shí)數(shù)，要從306天全部工時(shí)中扣除一定的缺勤時(shí)間。通常，工作工作時(shí)間損失率約以8計(jì)算。下表（2.2）為設(shè)備、工作位置和工人的年時(shí)基數(shù)。表

23、3 連桿機(jī)械加工年時(shí)基數(shù)Table3 In mechanical processing base of connecting rod內(nèi)容工作班次全年工作日第一、二班工作時(shí)數(shù)h全年時(shí)間損失年時(shí)基數(shù)h工人（女工占25以下）23068，882250機(jī)器設(shè)備23068，884600工作位置23068，86732 (公式2)其中：損失系數(shù)工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備修理方面損失工人缺勤和自然需要方面損失清理設(shè)備時(shí)損失工人休息方面損失4-98型連桿的平均流水節(jié)拍4.1.4批量的確定及生產(chǎn)間隔期在一個(gè)零件的總加工時(shí)間，及最長(zhǎng)工序時(shí)間確定的情況下，批量和生產(chǎn)間隔期越長(zhǎng)，生產(chǎn)率高，但是資金周轉(zhuǎn)慢，批量越大，生產(chǎn)間隔期短，資金

24、周轉(zhuǎn)快，但是生產(chǎn)率低，所以要同時(shí)兼顧兩者。 (公式3)批量的確定，除了考慮生產(chǎn)間隔期外，還要考慮車間毛坯倉庫面積的限制，考慮毛坯貯存期。最小批量大于半個(gè)班，選批量為3000件。已知一個(gè)零件總的加工時(shí)間為17分（各道工序定額時(shí)間之和），最長(zhǎng)工序時(shí)間為鉆小頭孔工序。所以，4.2毛坯的選擇由于連桿在工作承受多向交變載荷作用，要求具有很高的強(qiáng)度和剛度，因此連桿材料一般都用高強(qiáng)度碳鋼或合金鋼（如35，45，40Cr等）并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理以改善切削性能，提高抗沖擊能力?？紤]到本柴油機(jī)連桿為重要調(diào)質(zhì)件，故選用40Cr。表4Table 4抗拉強(qiáng)度 (MPa)沖擊韌性a(MPa)屈服強(qiáng)度(J/cm)40Cr80010

25、0060選用40Cr的主要原因是，40Cr的強(qiáng)度比同樣含碳量的缸高2030，同時(shí)具有良好的塑性和韌性。連桿的硬度要求為HB223280，在同一副連桿上的硬度差應(yīng)不大于40個(gè)單位。金屬宏觀組織方面，其纖維方向應(yīng)沿著連桿中心線并與連桿外形相符，并且沒有漩渦狀和中斷現(xiàn)象。不允許有疏松、氣泡、分層、裂紋及夾灰。連桿的顯微組織應(yīng)有均勻的索氏體細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)，鐵素體只允許呈細(xì)小夾雜狀存在。連桿的不加工表面應(yīng)光潔，不允許有飛刺、裂紋、結(jié)疤、分層及氧化皮等，經(jīng)過修正的痕跡則應(yīng)具有圓滑的過渡。連桿不允許用焊補(bǔ)的方法來修正缺陷。大批大量生產(chǎn)鋼制連桿時(shí)多采用模鍛法制造毛坯。連桿毛坯形式有兩種：一種是體蓋分開鍛造，另一種

26、是體蓋鍛成一體。整體鍛造的毛坯，需在以后的機(jī)械加工中將其切開。為保證切開后粗鏜孔余量均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大，金屬纖維被切斷等問題。但由于該方式具有原材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少、管理方式等優(yōu)點(diǎn)，故得以廣泛應(yīng)用。本工藝亦采用該方式鍛造毛坯。連桿鍛件必須經(jīng)過外觀缺陷、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸及質(zhì)量等全面檢查，方能進(jìn)入機(jī)械加工生產(chǎn)線。4.3定位基準(zhǔn)的分析4.3.1連桿加工工藝特點(diǎn)及分析連桿作為柴油機(jī)重要組件之一，在與曲軸配合的同時(shí)帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)燃油的壓燃。其形狀復(fù)雜，不宜定位和夾緊；剛度差，易變形；另外它也是發(fā)動(dòng)機(jī)精密部

27、件之一，尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度要求都很高，加工精度不易保證。因此在工藝過程中必須注意以下幾個(gè)問題：1盡量減少毛坯的加工余量，從而降低切削力對(duì)工件的變形影響。2與缸體、曲軸等零件相比，連桿每車件數(shù)要多好幾倍，故生產(chǎn)節(jié)拍短，需采用許多高生產(chǎn)率設(shè)備來滿足要求。3連桿本身剛性較差，在外力作用下易變形，從而影響加工精度。故必須正確確定夾緊力大小、方向及著力點(diǎn)。夾緊力應(yīng)盡量作用在連桿大小頭孔端面上并垂直于端面。盡量避免直接作用于桿身上，如需將夾緊力作用于桿身時(shí)，應(yīng)使夾緊力作用于剛性好的那個(gè)方向上，即連桿水平方向上，并采用雙向浮動(dòng)夾緊。4毛坯雖經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，仍會(huì)存在殘余內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于整體模鍛件

28、而言，毛坯在加工中尚須將體蓋切開，體蓋裝配成連桿總成后還要繼續(xù)加工，由于內(nèi)應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生的變形不可忽視。為消除或減小內(nèi)應(yīng)力變形對(duì)連桿加工的影響，重要表面應(yīng)進(jìn)行多次加工，在粗、精加工之間穿插一些其他工序，使內(nèi)應(yīng)力有充足時(shí)間進(jìn)行重新分布，促使變形及早發(fā)生，以便及早修正，保證最終達(dá)到連桿的各項(xiàng)技術(shù)要求。5由于連桿主要表面的尺寸精度、形狀精度及表面粗糙度要求都很高，因此就需要采用許多高精度機(jī)床及工裝來為其服務(wù)。6探傷和去毛刺技術(shù)須妥善解決。探傷應(yīng)貫穿與整個(gè)加工過程始末，去毛刺是為了便于裝配和維持必要的配合精度。4.3.2連桿機(jī)械加工定位基準(zhǔn)的選擇由以上分析可知連桿的形狀復(fù)雜、剛度較差，因此加工過程

29、中刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系及位置關(guān)系十分重要，因此對(duì)于加工過程中工件的定位基準(zhǔn)的選擇就決定著工件最后的加工效果。連桿的加工面主要有大小頭及其兩端面；桿體與大頭蓋結(jié)合面；螺栓定位孔等。分析如下：1 基準(zhǔn)選擇原則1） 粗基準(zhǔn)選用原則A 保證零件加工表面相對(duì)于不加工表面具有一定位置精度；B 合理分配加工余量；C 便于裝夾；D 粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用。2） 精基準(zhǔn)選用原則A 基準(zhǔn)重合原則盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和原始基準(zhǔn)重合；B 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則盡可能選擇同一精基準(zhǔn)加工工件盡可能多的表面；C 互為基準(zhǔn)原則兩個(gè)位置精度要求較高的表面互為基準(zhǔn)；D 自為基準(zhǔn)原則對(duì)加工余量小而均勻的表面以加工面自身為基準(zhǔn)。2. 具體分析

30、1） 粗基準(zhǔn)的選擇在柴油機(jī)連桿的機(jī)械加工中，選擇連桿毛坯鍛件的分型面為粗基準(zhǔn)對(duì)首道工序連桿兩端面進(jìn)行粗加工時(shí)，所以選取毛坯分型面為粗基準(zhǔn)，是為了保證兩端面的平行度，同時(shí)也滿足粗基準(zhǔn)合理分配加工余量的選用原則。2） 精基準(zhǔn)的選擇由于連桿兩端面的加工是第一道工序，兩端面加工完畢即確定了連桿后序機(jī)械加工的一個(gè)精基準(zhǔn)。而連桿的第二個(gè)端面是以第一個(gè)端面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位加工的，這樣，兩個(gè)端面的平行精度就能得到良好的保證，而連桿上的大部分加工表面都與連桿端面有相對(duì)的形狀、位置精度要求。因此，選擇連桿的端面為統(tǒng)一基準(zhǔn)時(shí)的一個(gè)精基準(zhǔn)。加工好小頭孔和連桿定位面以后，分別與連桿的端面、小頭孔、定位面為第一、第二、第三

31、基準(zhǔn)為以后的工序定位，成為連桿機(jī)械加工的統(tǒng)一基準(zhǔn)，對(duì)各工序進(jìn)行定位。4.4工藝路線的擬定4.4.1工藝路線的分析1） 機(jī)加工工序的安排原則1 先基準(zhǔn)后其它2 先粗后精3 先面后孔4 先主后次2） 擬定的最終工藝路線（方案一）零 鍛造一 毛坯檢查二 熱處理三 拋丸四 磁力探傷五 粗銑兩端面六 鉆鏜小頭孔七 小頭孔倒角八 粗磨兩端面九 退磁十 硬度檢測(cè)十一 車定位十二 一次粗鏜大頭孔上半圓十三 一次粗鏜大頭孔下半圓十四 二次粗鏜大頭孔上半圓十五 二次粗鏜大頭孔下半圓十六 去鏜半圓飛刺十七 銑小端油孔面十八 粗銑蓋螺栓面十九 體蓋打字二十 精銑蓋螺栓面二十一 體蓋銑開二十二 磨分開面二十三 銑體蓋螺

32、栓座面二十四 鉆體蓋螺栓孔、定位孔二十五 鏜鉸體蓋定位孔二十六 精鏜體蓋定位孔二十七 螺栓孔倒角二十八 一次清洗二十九 體蓋組立三十 精磨兩端面三十一 半精鏜大頭孔三十二 大頭孔兩端倒角三十三 半精鏜大小頭孔三十四 精鏜大小頭孔三十五 小頭孔襯套壓入三十六 鉆油孔、倒角三十七 銑小頭斜面三十八 襯套孔倒角三十九 去飛刺四十 珩磨大頭孔四十一 鏜襯套孔四十二 二次清洗四十三 綜合檢測(cè)四十四 重量分組/打字四十五 體蓋卸開四十六 銑體蓋止推槽四十七 去毛刺四十八 最終清洗四十九 終檢3） 擬定的最終工藝路線（方案二）零 鍛造一 毛坯檢查二 熱處理三 拋丸四 磁力探傷五 粗銑兩端面六 粗磨兩端面七

33、鉆鏜小頭孔八 小頭孔倒角九 退磁十 硬度檢測(cè)十一 車定位十二 一次粗鏜大頭孔上半圓十三 一次粗鏜大頭孔下半圓十四 二次粗鏜大頭孔上半圓十五 二次粗鏜大頭孔下半圓十六 去鏜半圓飛刺十七 銑小端油孔面十八 粗銑蓋螺栓面十九 體蓋打字二十 精銑蓋螺栓面二十一 體蓋銑開二十二 磨分開面二十三 銑體螺栓座面二十四 鉆體蓋螺栓孔、定位孔二十五 擴(kuò)鉸體蓋定位孔二十六 鏜鉸體蓋定位孔二十七 精鏜體蓋定位孔二十八 螺栓孔倒角二十九 一次清洗三十 體蓋組立三十一 精磨兩端面三十二 半精鏜大頭孔三十三 大頭孔兩端倒角三十四 半精鏜大小頭孔三十五 精鏜大小頭孔三十六 小頭孔襯套壓入三十七 鉆油孔、倒角三十八 銑小頭斜

34、面三十九 襯套孔倒角四十 去飛刺四十一 珩磨大頭孔四十二 鏜襯套孔四十三 二次清洗四十四 綜合檢測(cè)四十五 重量分組/打字四十六 體蓋卸開四十七 銑體蓋止推槽四十八 去毛刺四十九 最終清洗五十 終檢4） 方案比較（方案二）下面列舉方案二與方案一的不同之處，并分析最終選取一的原因：六 粗磨兩端面分析：本工序是將方案一中第八工序提到前面。優(yōu)點(diǎn)是：縮短了生產(chǎn)節(jié)拍，加工工序集中。缺點(diǎn)是：忽略了實(shí)效處理，又可能導(dǎo)致加工表面失去原有精度。另外，采用先磨端面后鉆小頭孔的順序，會(huì)使后續(xù)的鉆小頭孔一序產(chǎn)生的毛刺殘留在已加工的端面表面，從而導(dǎo)致了后面以系列定位的偏差。影響整個(gè)連桿的加工精度。而把磨兩端面一序放到鉆鏜

35、小頭孔工序后面，則可避免上述問題的產(chǎn)生，使往后的加工工序得到精確的定位。由比較來看，選擇了方案一的安排。二十三 銑體螺栓座面分析：本工序與方案一的區(qū)別是取消了對(duì)蓋螺栓座面的再次精銑。優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)化了加工步驟；缺點(diǎn)是：連桿體蓋分開后分開面又經(jīng)過磨削作用，無法保證蓋螺栓座面與分開面的精度要求。二十五 擴(kuò)鉸體蓋定位孔分析：優(yōu)點(diǎn)：工序集中。缺點(diǎn)：鉆、擴(kuò)、鉸孔雖然是孔加工的順序方法，但擴(kuò)、鉸孔的步驟均無法糾正鉆孔留下的尺寸形狀誤差。惟有鏜孔可以糾正誤差，保證尺寸形狀精度要求。使下一序精鏜定位孔的加工余量均勻。 綜上所述，最后確定方案一為最終方案。從上面可以看出，以先基準(zhǔn)后其他的工序安排原則，首先加工出連桿

36、的第一基準(zhǔn)連桿端面；然后加工第二基準(zhǔn)連桿小頭孔；再次是連桿加工的第三基準(zhǔn)連桿定位面。而當(dāng)這些重要的定位面加工完畢后，連桿的后序加工便以它們作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，對(duì)連桿進(jìn)行定位。連桿的最終工序安排中先將連桿的端面加工完畢，然后按照連桿加工面的重要程度對(duì)連桿的各孔進(jìn)行加工?？v觀連桿加工工藝安排，符合了機(jī)械加工工序安排的原則。5）熱處理工序及表面處理工序的安排為了改善工件材料切削性能，安排熱處理工序。1. 鍛造加工后，安排調(diào)質(zhì)處理，作用是使工件具有良好的綜合機(jī)械性能。2. 粗加工前安排拋丸處理，目的是使金屬內(nèi)部的空氣和孔隙變小，增加剛度和強(qiáng)度。3. 在鏜孔粗加工工序后，以及加工終了后，要安排去處表面飛刺，以

37、保證工件的后續(xù)加工精度和總體質(zhì)量。6）其它工序的安排1 為了保證零件制造質(zhì)量，防止產(chǎn)生廢品，需要在以下場(chǎng)合安排檢驗(yàn)：A 加工前安排毛坯檢驗(yàn)B 端面粗加工完畢后，安排硬度檢測(cè)C 最終工序銑止推槽前，安排綜合檢測(cè)D 連桿全部加工完畢后，安排最終檢測(cè)2 為防止毛坯件有缺陷造成產(chǎn)品報(bào)廢，工件加工前需進(jìn)行毛坯檢查和磁力探傷。3 使用磁力吸盤進(jìn)行定位后，安排退磁4 在體蓋重新組合加工和最終檢測(cè)前應(yīng)安排清洗。7）典型工序加工方法說明1 銑削A. 連桿兩端面的銑削連桿兩端面作為連桿后續(xù)加工中的基準(zhǔn)面，要首先進(jìn)行加工。然后以其為基準(zhǔn)加工其他重要表面。在大量生產(chǎn)中，連桿兩端面的加工一般是在圓臺(tái)銑床上進(jìn)行。采用端面

38、銑刀，實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給。切削力很大，所以對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的剛度要求很高。連桿的剛度不高，所以為了減少金屬內(nèi)應(yīng)力和切削力造成的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形，在選擇基準(zhǔn)面時(shí)應(yīng)當(dāng)以鍛造中心線為基準(zhǔn)。以后的精加工應(yīng)該遵從互為基準(zhǔn)的原則進(jìn)行。如下圖所示。圖7 連桿端面加工簡(jiǎn)圖Figure7 Connecting rod surface processingB. 連桿體蓋螺栓座面的銑削 連桿的加工過程分成了前后三個(gè)階段。分別是毛坯的整體加工、體蓋切開后的分體加工和體蓋重新組立后的整體加工。由于連桿螺栓孔相對(duì)兩端面，大小頭孔中心線都有位置精度要求，而連桿螺栓是否能正直的把緊又與螺栓座面的精度息息相關(guān)。加工時(shí)，連桿蓋螺栓座面與體

39、螺栓座面是分別加工的。其中連桿蓋螺栓座面加工了三次，體螺栓座面只加工一次。由于連桿體蓋進(jìn)行分開時(shí)，需要連桿蓋螺栓座面作為定位基準(zhǔn)，所以，在此之前，連桿蓋螺栓座面就需經(jīng)過粗、精兩次銑削加工。連桿蓋螺栓座面的加工一般在萬能升降臺(tái)銑床上進(jìn)行。使用Ym052可轉(zhuǎn)位兩面刃銑刀進(jìn)行銑削加工。當(dāng)連桿體蓋分開后，由于分開面分開時(shí)的加工誤差和接下來對(duì)其進(jìn)行的磨削加工造成的誤差。所以在加工連桿體螺栓座面時(shí)，其配對(duì)連桿蓋螺栓座面也應(yīng)該一起加工。C. 連桿體蓋的銑削分開連桿的銑削分開是在臥式切斷專用機(jī)床上，使用鋸片銑刀進(jìn)行加工的。加工時(shí)分別以連桿端面作為第一基準(zhǔn)，小頭孔作為第二基準(zhǔn)，定位面作為第三基準(zhǔn)。2 磨削在連桿

40、的加工過程中，需要磨削的表面并不多，但精度要求都比較高。首先是連桿兩端面粗加工后需要對(duì)其進(jìn)行磨削。其主要目的是提高連桿兩端面表面粗糙度，以便以后工序的精確定位。由于連桿兩端面的粗加工進(jìn)給量很大，加工后表面粗糙度極低，而連桿兩端面又是后續(xù)加工時(shí)的重要精基準(zhǔn)之一，所以為了保證后續(xù)加工的精確定位，需要對(duì)連桿兩端面進(jìn)行磨削加工。表面粗糙度達(dá)到Ra3.2。其次是在連桿體蓋分開后，要對(duì)銑開的體蓋分開面進(jìn)行磨削加工。連桿在分體加工連桿體蓋定位孔、螺栓孔時(shí)，體蓋的分開面便成了定位夾緊時(shí)的重要基準(zhǔn)平面，因此，要求其有比較好的表面精度。加工后表面粗糙度達(dá)到Ra1.6。在連桿體蓋中心組立加工時(shí)，需要再一次對(duì)連桿的兩

41、端面進(jìn)行磨削加工。一方面是由于第一次的磨削加工只要求表面粗糙度達(dá)到Ra3.2，距離零件實(shí)際要求的粗糙度還有一段差距，需要進(jìn)一步精加工；另一方面，由于連桿經(jīng)歷了體蓋分開的分體加工過程，雖然體蓋仍然是嚴(yán)格的按照成組加工的方法進(jìn)行加工，但難免在加工和組立時(shí)產(chǎn)生偏差，使精度走失。所以，體改組立以后要立即對(duì)連桿的兩端面進(jìn)行磨削加工，加工后要求表面粗糙度達(dá)到Ra0.8。最后一個(gè)重要的磨削表面是大頭孔的珩磨。由于連桿大頭孔是與柴油機(jī)曲軸相配合的孔，是整個(gè)連桿上最重要的加工表面，精度要求非常高。加工次數(shù)也最多。所以，在最后要對(duì)其進(jìn)行自定位珩磨以提高精度和光潔度。3 連桿上孔的加工作為柴油機(jī)動(dòng)力部分的主要零件，

42、連桿上需要加工的孔并不算多，只由連桿的大、小頭孔以及定位孔、螺栓孔，但其加工程序和加工工藝卻并不簡(jiǎn)單。連桿大小頭孔的加工主要是通過鏜孔實(shí)現(xiàn)，但由于連桿小頭孔毛坯件很多時(shí)候?yàn)殄懺烀た祝栽阽M孔之前，一般安排一道鉆通小頭孔的工序加以輔助加工。大頭孔前后共經(jīng)歷5次不同程度的鏜孔加工。小頭孔經(jīng)過4次鏜孔加工。連桿定位孔、螺栓孔的加工相對(duì)簡(jiǎn)單，但其中定位孔也是經(jīng)過多次鉆、鏜孔加工才最終達(dá)到精度要求。4.5工藝卡片的填寫在擬定工藝路線時(shí)，必須同時(shí)確定各工序所采用的機(jī)床，刀具，輔助設(shè)備及工藝裝備，切削用量的選擇和生產(chǎn)節(jié)拍的符合設(shè)計(jì)。機(jī)床和工裝的選擇應(yīng)盡量做到合理，經(jīng)濟(jì)，使之與被加工零件的生產(chǎn)類型，加工精度

43、和零件的形狀尺寸相適應(yīng)。4.5.1機(jī)床的選擇1 機(jī)床的加工規(guī)格范圍應(yīng)與零件的外部形狀，尺寸相適應(yīng)。2 機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)3 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批量生產(chǎn)盡量選用生產(chǎn)率高的專用機(jī)床，組合機(jī)床或自動(dòng)機(jī)床。4 機(jī)床的選擇應(yīng)與現(xiàn)有條件相適應(yīng)。做到盡量發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，并盡量做到設(shè)備負(fù)荷平衡。 連桿的尺寸雖然不大，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，又是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力機(jī)構(gòu)的重要組件，加工精度較高，因此在加工中部分設(shè)備使用數(shù)控機(jī)床。連桿屬于批量生產(chǎn)，流水作業(yè) ，但自動(dòng)化程度不高，所以，一部分工序也采用了通用機(jī)床和專用機(jī)床。4.5.2刀具的選擇刀具的選擇也包括刀具的類型，構(gòu)造和材料的

44、選擇，主要應(yīng)根據(jù)加工方法、工序應(yīng)達(dá)到的加工精度、粗糙度、工件的材料形狀、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等因素加以考慮，原則上盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)采用各種高生產(chǎn)率的專用刀具。本工藝中車、銑工序都采用YT類硬質(zhì)合金刀具。硬質(zhì)合金石制造高速切削刀具的主要材料，其硬度高、耐磨性和耐熱性好，具有一定的使用強(qiáng)度。缺點(diǎn)是韌性差，性脆，但是這些缺點(diǎn)，可以通過刃磨合理的幾何參數(shù)來彌補(bǔ)。所以，目前硬質(zhì)合金是一種應(yīng)用廣泛的刀具材料。主要有YT5、YT15、YT30，隨著數(shù)字的增大，TiC的含量增大，TiC越多，韌性越差，但耐熱性與耐磨性提高。所以在粗加工的時(shí)候用YT5，半精加工的時(shí)候用YT15，精加工的時(shí)候用YT30。所以由粗

45、加工、半精加工、精加工的工藝安排順序考慮，我們分別選用YT30、YT15、YT5的刀具。他們的耐磨性增加、切速增加、進(jìn)給量降低。本工藝磨削時(shí)采用磨具砂輪，它的性能主要取決于磨料、結(jié)合劑、粒度、硬度、組織及砂輪的形狀和尺寸。4.5.3夾具的選擇正確設(shè)計(jì)和使用夾具，對(duì)保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率、擴(kuò)大機(jī)床使用范圍既減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有重要意義。同時(shí)，使用夾具還有助于工人掌握復(fù)雜或精密零件的加工質(zhì)量及解決較為復(fù)雜的工藝問題等。具體情況見后面的夾具設(shè)計(jì)部分。4.5.4刀具尺寸的確定加工面的尺寸作為確定刀具的形狀大小，和計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間的前提十分重要。加工面的長(zhǎng)度和切入超出用來計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間，加工面的直徑和寬度，用

46、來選擇刀具。這里，我們把沿刀具進(jìn)給的方向規(guī)定為長(zhǎng)度，而把垂直于刀具進(jìn)給的方向規(guī)定為寬度。對(duì)于加工件為圓面時(shí)，寬度和長(zhǎng)度相等。圖8Figure8例如：如圖8可知：由寬度決定刀具的直徑大于工件的直徑，便于刀具一次行程完成全部銑削。由長(zhǎng)度和加工時(shí)的切入超出長(zhǎng)度相加求和得到的計(jì)算長(zhǎng)度來計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間。 對(duì)于其它工序如車、磨工件外圓表面時(shí)，直徑為被加工面加工前的尺寸，長(zhǎng)度為沿工件進(jìn)給方向的尺寸。切入超出的具體情況的規(guī)定在后面的“機(jī)動(dòng)時(shí)間的計(jì)算”中在詳細(xì)進(jìn)行討論。4.5.5毛坯余量及加工余量的確定1.毛坯余量的確定機(jī)械加工中毛坯尺寸與其零件尺寸之差稱為毛坯余量，加工余量的大小取決于各加工過程中各個(gè)工序應(yīng)切除

47、的金屬層的總和，以及毛坯尺寸與規(guī)定的公稱尺寸間的偏差值?？傆嗔咳Q于完成各個(gè)工步的條件，如安裝零件的精確度和工具的特性等。但是，其中的值，即第一個(gè)粗切削工步的加工余量還取決于毛坯需要加工處的表面層狀況，因?yàn)楸砻鎸悠矫娑炔顒e較大，有時(shí)甚至?xí)邢喈?dāng)大的表面凹陷。此外，表面的金屬層往往不同與表皮內(nèi)部的金屬，在鍛件表面層有氧化層和脫碳層，由此可知，表面層是有缺陷的，它的特點(diǎn)是，有較高的硬度。如果刀具的刀刃切在表面層，將使刀具加速磨損。曲軸屬于復(fù)雜軸類零件，生產(chǎn)批量性質(zhì)屬于大批生產(chǎn)，故為了提高毛坯質(zhì)量及生產(chǎn)效率，我們采用模鍛的方法。查表可知：表5毛坯余量Table5 Blank allowance兩端軸

48、向毛坯余量曲柄臂軸向毛坯余量主軸徑向毛坯余量連桿軸徑向毛坯余量2.加工余量的確定完成某一道工序所需切除的材料層的厚度稱為工序余量。從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程中所切除的材料層厚度稱為總余量，加工余量的確定通常有三種方法：I. 經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法：這是工藝人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算。所有加工余量一般偏大。II. 查表修正法：以生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究的資料制成的表格為依據(jù)，應(yīng)用時(shí)再結(jié)合加工實(shí)際情況進(jìn)行修正。III. 分析計(jì)算法：根據(jù)一定的試驗(yàn)資料和計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，這樣確定的余量比較經(jīng)濟(jì)合理，因受切削條件的改變和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不全所限，應(yīng)用較少。經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法舉例： 根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)今的生產(chǎn)綱領(lǐng)和工藝安排，確定加工余量，以連

49、桿加工的粗銑兩端面為例，此道工序?yàn)榇旨庸?，精度要求又不高，根?jù)以往經(jīng)驗(yàn)，切削用量可較其他工序大，因此，加工余量定為3mm。查表法舉例:a. 車削加工表6車削加工加工余量Table6 Turning machining allowance公稱直徑加工方法軸的長(zhǎng)度（單邊余量）50-80粗車精車5-8180-120粗車精車6-81.1b. 磨削加工表7磨削加工加工余量Table7 Grinding machining allowance公稱直徑加工方法軸的長(zhǎng)度（單邊余量）50-80粗車后粗磨粗磨后精磨0.500.2580-120粗車后粗磨粗磨后精磨0.500.25根據(jù)連桿加工的精度要求，結(jié)合上表，分

50、別以車定位面和磨連桿兩端面為例，確定加工余量，分別為0.9mm和3.5mm。4.5.6切削用量的確定正確的選用切削用量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高切削效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用，其基本原則是：首先選擇一個(gè)盡可能大的切深,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量f，最后，在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選擇一個(gè)合理的切削速度v。1切深的選擇。應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來確定。粗加工時(shí)，除留下半精加工、精加工的余量之后的余量來確定的量，往往采用逐漸減小的方法逐步提高加工精度和表層質(zhì)量。對(duì)于加工外圓，是指半徑余量。2進(jìn)給量f的確定。在粗加工時(shí)，f的選擇主要考慮工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度。工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度好時(shí)，f可大一些：

51、反之，f就要小一點(diǎn)。3切速v的選擇。V主要根據(jù)工件材料和刀具性質(zhì)來確定。在和f都確定的情況下，所選切速應(yīng)有合理的刀具耐用度。尤其車端面時(shí)，切速是一個(gè)變值，其最大值應(yīng)比車外圓時(shí)適當(dāng)提高。切削用量的選擇也有查表法、計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法三種，下面將這三種方法一一列舉：A 計(jì)算法舉例（第一道工序：粗銑兩端面）： 根據(jù)前面的加工余量的分析，粗加工是去除半精加工和精加工的加工余量，本工序的加工余量=3，工件材料為40Cr；刀具：直徑為315，齒數(shù)z=40，材料30CrMnSiNiA，每齒進(jìn)給量為0.1，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=7.81mm/r，ae=96。查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)P1113 表14-47表8Table

52、8刀具材料工件材料加工方法切速v的公式結(jié)構(gòu)碳鋼、鉻鋼合金鋼銑削其中，T刀具耐用度（分）切深（mm）f進(jìn)給量（mm/r）表9刀具耐用度TTable 9 Cutter刀具耐用度（分）刀具耐用度（分）普通外圓車刀90普通端銑刀200端面車刀60立銑刀90成型刀120擴(kuò)孔鉆60帶入公式，算得v=496.3m/minv確定了之后，就可以通過公式確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n，然后就可以進(jìn)行機(jī)床的選擇和設(shè)計(jì)。但是，這里應(yīng)該注意到的一點(diǎn)是，對(duì)于專用機(jī)床而言，n計(jì)算確定后就直接可以實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于通用機(jī)床則不能把求出的n直接實(shí)現(xiàn)出來，而需要進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)算，看是否在通用機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)內(nèi)。如果達(dá)不到計(jì)算出來的理論數(shù)值，就要

53、選擇鄰近的n來代替，從而在反推出其它切削用量的值。該道工序是專用機(jī)床，帶入公式算得n=501.5B 查表法舉例：（第十七道工序：銑小端油孔面）金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)查表14-71表10 進(jìn)給量Table 10 Feeding 加工方法切深進(jìn)給量f切速v車削粗加工精加工1.5-2.50.2-0.50.3-0.50.2-0.350-8080-100銑削粗加工精加工2-30.5-0.70.5-1.00.3-0.5240-300300-380切深 =2刀盤直徑 d=120進(jìn)給量 f=0.9切速 v=261.1C 經(jīng)驗(yàn)法(第三十六道工序，鉆連桿小頭油孔，參考一汽大柴工藝) 刀具麻花鉆，進(jìn)給量f=0.1，機(jī)床轉(zhuǎn)速n=800，每分進(jìn)給量為80mm,切入與超出為2，所以計(jì)算尺寸為12，速度是20m/min。4.5.7有效功率的計(jì)算A 計(jì)算法仍以第一道工序?yàn)槔汗β实挠?jì)算公式： (公式4)參數(shù)同前，帶入公式計(jì)算得P=8.0KWB 查表法： (公式5)其中機(jī)床的傳動(dòng)效率,本工藝全部取為80%。切削有效功率機(jī)床電機(jī)功率4.5.8零件加工時(shí)間的計(jì)算單件工時(shí)定額有下列部分組成： (公式6) (公式7)式中：基本時(shí)間。對(duì)于機(jī)床加工